集裝箱吊運作業(yè)過程中電子防搖研究.pdf

1、本課題的主要目的是設計一種簡單、實用且具有強魯棒性的岸邊集裝箱起重機防搖控制算法。控制目標為將吊重從起始點移動到目的地,在運行過程中吊重的擺動盡可能小,運行結束時吊重的擺動趨于零。本文同時考慮了在傳送的同時伴隨起升操作的情況。對電機的驅動能力、小車運行的最大加速度、最大速度等實際限制也加以考慮。 本文首先建立了岸邊集裝箱起重機的非線性動力學模型。分析了系統(tǒng)的欠驅動性,并對其進行了部分狀態(tài)反饋線性化處理。接著,進一步對反饋線性化后

2、的模型進行了線性化處理。最后,分析了力控制模式和加速度控制模式的優(yōu)缺點。選擇小車的加速度和吊重的起升加速度作為控制變量,這使得控制系統(tǒng)解耦為：小車-吊重子系統(tǒng)和繩長控制子系統(tǒng)。 本文用兩種方法設計了小車-吊重系統(tǒng)控制器：1.使用兩個PD控制器進行位置和防搖控制,根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)特征方程根的分布來選取控制參數(shù)。2.將小車-吊重系統(tǒng)解耦為兩個子系統(tǒng)：小車子系統(tǒng)和吊重子系統(tǒng)。針對每個子系統(tǒng)設計一個跟蹤控制器,然后把兩者的輸出耦合起

3、來實現(xiàn)位置和吊重的同時控制。吊重的期望擺角根據(jù)期望的小車軌跡曲線由吊重力平衡條件獲得。對于小車運行的同時伴隨升/將操作的情況,使用每個控制周期的當前繩長重新計算控制參數(shù),并對起升引起的科氏力進行行了補償。仿真結果顯示：兩種方法均能有效地抑制吊重的擺動,同時實現(xiàn)精確的位置控制,即使高速起升時控制效果也很好。 本文同時提出了一種繩長軌跡規(guī)劃方法,使用埃爾米特插值將繩長規(guī)劃為小車位置的函數(shù)。該方法可以有效地防止碰撞。針對有些場合要求小